Mức độ nguy hiểmnhư thế nào thì chúng ta có thể nhìn thấy được ví dụ như gây ung thư da, phổi, thận, cậthoặc có thể gây chết người,… Từ đó con người đã bắt đầu nghiên cứu và sử dụng rấtn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUN Mơn học ĐỘC CHẤT HỌC MƠI TRƯỜNG Đề tài tiểu luận SỬ DỤNG CÂY DƯƠNG XỈ ĐỂ XỬ LÝ ANSEN TRONG ĐẤT TP.Hồ Chí Minh, 2016-2017 i ĐỘC CHẤT HỌC MƠI TRƯỜNG Nhóm 11 GIỚI THIỆU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện vấn đề ô nhiễm kim loại nặng đặc biệt ô nhiễm Asen đất diễn phổ biến nhiều nơi giới có Việt Nam Mức độ nguy hiểm nhìn thấy ví dụ gây ung thư da, phổi, thận, cật gây chết người,… Từ người bắt đầu nghiên cứu sử dụng nhiều phương pháp xử lý Asen kim loại nặng đất như: rửa đất, cố định chất nhiễm hóa học vật lý, trao đổi ion, oxi hóa khử chất ô nhiễm, đào đất bị ô nhiễm để chuyển đến nơi chơn lấp thích hợp Nhưng phương pháp địi hỏi cơng nghệ phức tạp vốn đầy tư cao Gần nhà khoa học nghiên cứu chế hấp thụ, chuyển hóa , chống chịu loại bỏ kim loại số lồi thực vật Từ người ta bắt dầu ý đến phương án sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm kim loại nặng cụ thể Asen lồi “ siêu tích lũy” đặt biệt quan tâm, điễn hình hai lồi Dương Xỉ P.calomelanos P.vittata Đây coi phương pháp xử lý ô nhiễm Asen phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật nước ta chúng có giá thành thấp, vận hành đơn giản đặc biệt thân thiện với môi trường, thêm ưu điểm nước ta nước nông nghiệp nên việc trồng quen thuộc với chúng ta, cần quan tâm thêm cách trồng trọt bổ sung chất dinh dưỡng cho phù hợp việc đạt hiểu cao khơng khó II Ý NGHĨA VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Thơng qua đề tài hiểu cách tổng quan Asen tác hại to lớn mà đem đến Từ cho thấy tính cấp thiết việc thúc đẩy nghiên cứu phương án xử lý ô nhiễm Asen Các nghiên cứu phương pháp xử lý Asen Dương Xỉ mà nhóm chúng em trình bày tồn dựa nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ cô Bùi Thị Kim Anh năm 2012, thơng qua đề tài mục đích nhóm muốn nói lên nguy hiểm tiềm ẩn Asen từ giới thiệu phương pháp xử lý ô nhiễm Asen đất i Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen đất ĐỘC CHẤT HỌC MÔI TRƯỜNG Nhóm 11 Dương Xỉ thơng qua nghiên cứu Bùi Thị Kim Anh Một phương pháp coi có tính ưu Việt cao, song song cách bổ sung dinh dưỡng điều chỉnh pH lựa chọn Vi sinh cho phù hợp để hai loài P.calomelanos P.vittata đạt hiệu hấp thụ cao Mục tiêu đề tài cho thấy khả tích lũy Asen hai lồi Dương Xỉ phụ thuộc lớn nồng độ chất dinh dưỡng (N,P, ), pH, vi sinh vật,… Từ làm tiền đề cho dự án ứng dụng phương pháp xử lý ii Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen đất ĐỘC CHẤT HỌC MƠI TRƯỜNG Nhóm 11 MỤC LỤC GIỚI THIỆU i I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI i II Ý NGHĨA VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI i MỤC LỤC iii NỘI DUNG 1 TỔNG QUAN VỀ ASEN 2.TỔNG QUAN VỀ VAI TRÒ & TÁC HẠI CỦA ASEN 2.1.Vai trò Asen 2.2 Tác hại Asen 2.2.1.Nguồn góc nhiễm Asen đất 2.2.2.Tính độc hại Asen 2.2.3.Cơ chế gây độc Asen cho người 2.2.4.Các bệnh đặc trưng bị nhiễm Asen .7 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ ASEN BẰNG THỰC VẬT (CÂY DƯƠNG XỈ) ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ cô B.T.K.Anh) 10 3.1 Nghiên cứu khả tích lũy chống chịu As đất hai loài dương xỉ ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ cô B.T.K.Anh) 11 3.1.1 Nghiên cứu khả tích luỹ As theo thời gian hai loài dương xỉ ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ cô B.T.K.Anh) 11 3.1.2.Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố dinh dưỡng n, p đến hiệu hấp thu sinh trưởng dương xỉ ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ cô B.T.K.Anh) 12 3.1.3.Nghiên cứu ảnh hưởng pH lên sinh trưởng tích lũy As hai lồi Dương Xỉ chọn lọc ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ cô B.T.K.Anh) 15 iii Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen đất ĐỘC CHẤT HỌC MƠI TRƯỜNG Nhóm 11 3.1.4 Nghiên cứu ứng dụng số chủng nấm cộng sinh mycorrhiza để làm tăng hiệu xử lý ô nhiễm as đất hai loài dương xỉ chọn lọc ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ cô B.T.K.Anh) 16 3.1.5.Thu hoạch sinh khối Dương Xỉ sau xử lý( hấp thụ) Asen 17 3.2 Mơ hình thử nghiệm xử lý đất ô nhiễm As mỏ thiếc núi pháo, hà thượng ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ cô B.T.K.Anh) 17 4.KẾT LUẬN CỦA NHÓM .21 5.KIẾN NGHỊ CỦA NHÓM 21 6.TÀI LIỆU THAM KHẢO .22 iv Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen đất ĐỘC CHẤT HỌC MƠI TRƯỜNG Nhóm 11 NỘI DUNG TỔNG QUAN VỀ ASEN Asen nguyên tố hóa học có ký hiệu As số nguyên tử 33 Asen lần Albertus Magnus (Đức) viết vào năm 1250 Khối lượng nguyên tử 74,92 Vị trí bảng tuần hoàn đề cập bảng mé bên phải Là nguyên tố phổ biến thứ 20 nguyên tố có bề mặt trái đất Hàm lượng trung bình từ 1,5-2mg/kg đất Asen kim gây ngộ độc khét tiếng có nhiều dạng thù hình: màu vàng (phân tử phi kim) vài dạng màu đen xám (á kim) số mà người ta nhìn thấy Ba dạng có tính kim loại Asen với cấu trúc tinh thể khác tìm thấy tự nhiên (các khống vật asen sensu stricto Asenolamprit parasenolamprit), nói chung hay tồn dạng hợp chất asenua Asenat Vài trăm loại khoáng vật biết tới Asen hợp chất sử dụng thuốc trừ dịch hại, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu loạt hợp kim Trạng thái ơxi hóa phổ biến -3 (Asenua: thơng thường hợp chất liên kim loại tương tự hợp kim), +3 (Asenat (III) hay asenit phần lớn hợp chất Asen hữu cơ), +5 (Asenat (V): phần lớn hợp chất vô chứa ôxy Asen ổn định) Asen dễ tự liên kết với nó, chẳng hạn tạo thành cặp AsAs sulfua đỏ hùng hồng (α-As4S4) ion As43- vng khống coban asenua có tên skutterudit Ở trạng thái ơxi hóa +3, tính chất hóa học lập thể asen chịu ảnh hưởng có mặt cặp electron khơng liên kết Tính chất vật lý: Asen khơng gây mùi khó chịu nước (cả hàm lượng gây chết người ), khó phân hủy Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen đất ĐỘC CHẤT HỌC MƠI TRƯỜNG Nhóm 11 Asen tính chất hóa học giống với ngun tố đứng phốtpho Tương tự phốtpho, tạo thành ơxít kết tinh, khơng màu, khơng mùi As2O3 As2O5 chất hút ẩm dễ dàng hòa tan nước để tạo thành dung dịch có tính axít Axít asenic (V), tương tự axít phốtphoric, axít yếu Tương tự phốtpho, asen tạo thành hiđrua dạng khí khơng ổn định, arsin (AsH3) Sự tương tự lớn đến mức asen thay phần cho phốtpho phản ứng hóa sinh học gây ngộ độc Tuy nhiên, liều thấp mức gây ngộ độc hợp chất asen hịa tan lại đóng vai trị chất kích thích phổ biến với liều nhỏ loại thuốc chữa bệnh cho người vào kỷ 18 Khi bị nung nóng khơng khí, bị ơxi hóa để tạo triơxít asen; từ phản ứng có mùi mùi tỏi Mùi phát cách đập khoáng vật asenua asenopyrit búa Asen (và số hợp chất asen) thăng hoa bị nung nóng áp suất tiêu chuẩn, chuyển hóa trực tiếp thành dạng khí mà khơng chuyển qua trạng thái lỏng Trạng thái lỏng xuất áp suất 20 átmốtphe trở lên, điều giải thích điểm nóng chảy lại cao điểm sơi [6] Asen nguyên tố tìm thấy nhiều dạng thù hình rắn: dạng màu vàng mềm, dẻo sáp khơng ổn định, làm cho phân tử dạng tứ diện As tương tự phân tử phốtpho trắng Các dạng màu đen, xám hay 'kim loại' có cấu trúc kết tinh thành lớp với liên kết trải rộng khắp tinh thể Chúng chất bán dẫn cứng với ánh kim Tỷ trọng riêng dạng màu vàng 1,97 g/cm³; dạng 'asen xám' hình hộp mặt thoi nặng nhiều với tỷ trọng riêng 5,73 g/cm³; dạng kim khác có tỷ trọng tương tự Trong tự nhiên Asen có nhiều loại khống vật Realgar As4S4, Orpoment As2S3, Asenolite As2O3, Asenopyrite FeAsS (tới 368 dạng).Trong nước asen thường dạng Asen Asenate (AsO33-, AsO43-) Asen ngun tố khơng có nước mà cịn có khơng khí, đất, thực phẩm xâm nhập vào thể người.Trong công nghiệp, Asen có ngành luyện kim, xử lý quặng, sản xuất thuốc bảo vệ thực vật, thuộc da, … Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen đất ĐỘC CHẤT HỌC MƠI TRƯỜNG Nhóm 11 2.TỔNG QUAN VỀ VAI TRÒ & TÁC HẠI CỦA ASEN 2.1.Vai trò Asen Như biết, Asen nguyên tố vi lượng, cần thiết cho sinh trưởng phát triển người sinh vật Asen có vai trị trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit hemoglobin Asen nguyên tố có mặt nhiều loại hóa chất sử dụng nhiều ngành cơng nghiệp khác như: hóa chất, phân bón (lân - phốt phát, đạm- nitơ), thuốc bảo vệ thực vật, giấy, dệt nhuộm Nhiều ngành công nghiệp sử dụng nhiên liệu hóa thạch cơng nghiệp xi măng, nhiệt điện, Công nghệ đốt chất thải rắn nguồn gây nhiễm khơng khí, nước Asen Trong nơng nghiệp: Asenat hidro chì sủ dụng nhiều kỉ 20 làm thuốc trừ sâu cho loại ăn Việc sử dụng đơi tạo tổn thương não người phun thuốc sâu Ở nửa cuối kĩ 20, asenat methyl monnatri(MSMA), dạng hợp chất hữu đọc hại asen thay cho vai trị asenat hidro chì nơng nghiệp Hình 1: Ứng dụng Asen nông nghiệp Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen đất ĐỘC CHẤT HỌC MƠI TRƯỜNG Nhóm 11 (Nguồn:https://www.google.com.vn/search?q=b%C3%A1nh+k%E1%BA %B9o&biw=1093&bih=530&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjavaHcsHPAhVM0FQKHYN5CKEQ_AUIBigB#tbm=isch&q=thu%E1%BB%91c+bvtv ) Ứng dụng có nhiều e ngại cộng đồng có lẽ xử lý gỗ asenat đồng crom hóa, cịn gọi CCA hay tanalith Gỗ xẻ xử lý CCA phổ biến nhiều quốc gia sử dụng nhiều nửa cuối kỷ 20 vật liệu kết cấu xây dựng ngồi trời Nó sử dụng khả mục nát hay phá hoại côn trùng cao Mặc dù việc sử dụng gỗ xẻ xử lý CCA bị cấm nhiều khu vực sau nghiên cứu Asen rị rỉ từ gỗ vào đất cận kề đó, rủi ro khác việc đốt lọai gỗ cũ xử lý CCA Việc hấp thụ trực tiếp hay gián tiếp tro việc đốt cháy gỗ xử lý CCA gây tử vong động vật ngộ độc nghiêm trọng người; liều gây tử vong người khoảng 20 gam tro Trong đời sống: Asenat đồng, sử dụng kỷ 19 tác nhân tạo màu loại bánh kẹo Hình 2: Sử dụng Asen để tạo màu bánh kẹo Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen đất ĐỘC CHẤT HỌC MƠI TRƯỜNG Nhóm 11 (Nguồn:https://www.google.com.vn/search?q=b%C3%A1nh+k%E1%BA %B9o&biw=1093&bih=530&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjavaHcsHPAhVM0FQKHYN5CKEQ_AUIBigB) 2.2 Tác hại Asen 2.2.1.Nguồn góc nhiễm Asen đất Nguồn nhân tạo: Nguồn từ cơng nghiệp: Asen ngun tố có mặt nhiều loại hóa chất sử dụng nhiều ngành cơng nghiệp khác như: hóa chất, phân bón ( lân – photphat, đạm – nitơ ), thuốc bảo vệ thực vật, giấy, dệt nhuộm Người ta ước lượng giới có khoảng 12.000 As/năm để làm khô vải 16.000 As/năm để bảo quản gỗ Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen đất ĐỘC CHẤT HỌC MƠI TRƯỜNG Nhóm 11 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ ASEN BẰNG THỰC VẬT (CÂY DƯƠNG XỈ) ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ cô B.T.K.Anh) Qua phần thấy rõ bên cạnh lợi ích nơng nghiệp, cơng nghiệp Asen cịn có tính độc hại cao mang đến hậu khơn lường Trong q trình nghiên cứu kĩ thuật xử lý ô nhiễm thực vật, nhà khoa học khám phá nhiều loài thực vật có khả hút As từ đất Ví dụ, cỏ Agrostis capillaris L., cỏ Agrostis tenerrima Trin., dương xỉ Pteris vittata gỗ nhỏ Sarcosphaera coronaria có khả tích luỹ As tương ứng 100, 1000, 27000 7000 mg/kg sinh khối khơ Trong lồi thực vật siêu tích lũy As, nhiều nhà khoa học đặc biệt ý đến Dương Xỉ nhiều nghiên cứu cho thấy loại thực vật có khả chống chịu tích lũy As cao Đặc biệt loài dương xỉ Pteris vittata chứng minh lồi siêu tích lũy As Ngồi ra, vài lồi dương xỉ khác ý Pteris nervosa, Pteris cretica, P longifolia L., P umbrosa L., P argyraea L., P quadriaurita L., P ryiunkensis L., P biaurita Sau lựa chọn hai loài Dương xỉ phù hợp P.vittata P.calomelanos, điều quan trọng phải làm để tạo cho chúng có điều kiện tốt để phát triển từ đạt hiệu cao trình hấp thu Asen Cụ thể bổ sung chất dinh dưỡng ( N, P, K, ) trồng để phù hợp với loại đất cụ thể ( độ phì nhiêu, pH,…) , sau xử lý loài sau Đây phần trọng tâm báo cáo 11 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen đất ĐỘC CHẤT HỌC MÔI TRƯỜNG P.vittata Nhóm 11 P.calomelanos 3.1 Nghiên cứu khả tích lũy chống chịu As đất hai loài dương xỉ ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ B.T.K.Anh) Hình 3.1 P vittata sau tháng đ ược trồ ng đ ấ t bổ sung 11 nồ ng đ ộ As khác Hình3.2 P calomelanos sau tháng đ ược trồ ng đ ấ t có bổ sung As khác Sau tháng thí nghiệm, P.vittata có khả chống chịu với đất có bổ sung As từ đến 1500 mg/kg P.calomelanos từ đến 900 mg/kg Kết khả chống chịu As hai loài dương xỉ nồng độ sau tháng thí nghiệm chết cho thấy, nồng độ As cao thời gian sống ngắn Như vậy, hai loài dương xỉ nêu chống chịu As cao so với lồi khác cơng bố Nhưng so sánh hai loại dương xỉ với cho thấy khả chống chịu P.vittata với As tốt nhiều so với loài P.calomelanos Trong khoảng nồng độ mà chống chịu được, sau tháng thí nghiệm P.vittata tích lũy lượng As từ 307±14,5 đến 6042±101,1 mg/kg thân rễ từ 131± 16,5 đến 3756± 105,5 mg/kg cịn P.calomelanos tích lũy hàm lượng As 885±35,5 ÷ 4034±83 mg/kg thân 483±35,9 ÷ 2256±111,9 mg/kg rễ (Nguồn: Luận văn tiến sỉ Bùi Thị Kim Ánh ) http://luanan.nlv.gov.vn/luanan? a=d&d=TTcFlGvDmogK2012.1.6&e= -vi-20 img-txIN -# 12 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen đất ĐỘC CHẤT HỌC MÔI TRƯỜNG Nhóm 11 3.1.1 Nghiên cứu khả tích luỹ As theo thời gian hai loài dương xỉ ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ cô B.T.K.Anh) Bảng 3.1 Lượng As dương xỉ tách khỏi đất (nguồn: http://luanan.nlv.gov.vn/luanan?a=d&d=TTcFlGvDmogK2012.1.6&e= -vi-20 imgtxIN -#) Kết thu từ bảng 3.1cho thấy, trồng đồng thời hai lồi dương xỉ q trình xử lý nên thu hoạch khoảng từ tháng thứ đến tháng thứ Do từ tháng thứ 3, hai loại loại bỏ lượng As lớn nhiều so với tháng thứ Ở tháng thứ thứ 4, P.vittata loại bỏ lượng As khỏi đất tương ứng 9,8 15,1 mg, P.calomelanos loại bỏ tương ứng 12,5 11,7 mg As khỏi đất 13 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen đất ĐỘC CHẤT HỌC MƠI TRƯỜNG Nhóm 11 3.1.2.Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố dinh dưỡng n, p đến hiệu hấp thu sinh trưởng dương xỉ ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ cô B.T.K.Anh) Bảng 3.2 Lượng As tách khỏi đất nhờ dương xỉ công thức bổ sung P khác (nguồn: http://luanan.nlv.gov.vn/luanan?a=d&d=TTcFlGvDmogK2012.1.6&e= -vi-20 imgtxIN -#) Số liệu bảng 3.2 kết tính tốn lượng As tách khỏi đất thông qua kết khả tích lũy thân skk thân sau tháng thu hoạch dương xỉ Kết bảng cho thấy, công thức thí nghiệm bổ 14 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen đất ĐỘC CHẤT HỌC MƠI TRƯỜNG Nhóm 11 sung 800 mg P/kg đất, dương xỉ P.vittata có khả tăng trưởng tốt (đạt 4,9±0,8 g sinh khối khơ), sau đến cơng thức có nồng độ P bổ sung 600, 400 200 mg/kg Với loài dương xỉ P.calomelanos, bổ sung P có tác động tích cực lên khả sinh trưởng Tổng lượng tích lũy As cơng thức bổ sung 400mg P/kg có tăng so với công thức khác không cao hàm lượng P bổ sung 600 mg/kg Tuy nhiên, lượng sinh khối công thức bổ sung 400mgP/kg lại đạt cao nhất, sinh khối khô 5,6±0,6 g, cao gấp 2,33 lần so với công thức Đ/C Kết thu cho thấy, khả loại bỏ As khỏi đất chịu ảnh hưởng tích cực hàm lượng P cho vào thí nghiệm, bổ sung lượng P ≤ 400 mg/kg đất P.vittata lượng P < 400 > 600mg/kg đất P.calomelanos hàm lượng As loại bỏ có thay đổi so với đối chứng không đáng kể Hiệu loại bỏ As khỏi đất sau tháng thí nghiệm P.vittata cao (đạt 7,6 mg) bổ sung 800 mg P /kg đất, P.calomelanos loại bỏ 15,1 mg As nồng độ bổ sung 600 mgP/kg đất Bảng 3.3 Lượng As tách khỏi đất nhờ dương xỉ thí nghiệm ảnh hưởng N 15 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen đất